Экзопланеты
Экзоплане́ты (внесолнечные планеты, экстрасолнечные планеты) (от экзо… и планеты), планеты, принадлежащие не Солнечной планетной системе. Иногда к экзопланетам относят также свободные планеты, не связанные с конкретной звездой.
К июню 2023 г., по данным Extrasolar Planets Encyclopaedia, подтверждено существование 5384 экзопланет в 3976 планетных системах, из которых 858 систем имеют более одной планеты. В большинстве случаев обнаружено по одной (самой заметной) планете у звезды, что связано с ограниченностью методов наблюдений. Основная масса звёзд с обнаруженными экзопланетами располагается в околосолнечной окрестности Галактики (менее 1–2 кпк), но некоторые удалены на 8–9 кпк от Солнца. Самая населённая планетная система (у звезды Kepler-90) содержит 8 подтверждённых планет. Ближайшая экзопланета принадлежит звезде Проксима Кентавра. Почти все экзопланеты обнаружены лишь косвенными методами; зарегистрировать излучение удалось пока лишь от 140 из них.
Среди обнаруженных экзопланет большинство – планеты-гиганты (газовые и ледяные), хотя есть и планеты земной и даже меньшей массы. К 2023 г. нижний предел массы обнаруженных экзопланет составляет 5 % массы Луны. Этот рекорд принадлежит планете белого карлика WD 1145+017, имеющей диаметр около 1900 км и орбиту радиусом 0,005 а. е. с периодом обращения 4,5 ч. Эта планета всего лишь вдвое больше и вчетверо массивнее карликовой планеты Церера. Верхняя граница массы экзопланет формально не установлена. Из физических соображений граница между планетами и коричневыми карликами, основанная на возможности термоядерного синтеза, проходит по значению массы около 13 масс Юпитера, но в каталог экзопланет вносят объекты вплоть до 65 масс Юпитера, поскольку старые коричневые карлики незначительно отличаются от планет-гигантов.
Внесолнечные планеты-гиганты в представлении художника (на основе данных, полученных инструментами STIS и WFC3 космического телескопа «Хаббл»).Экспериментальные поиски экзопланет начались в середине 20 в. методами оптической астрономии. До середины 1980-х гг. поиски велись с помощью астрометрических измерений: предпринимались попытки зарегистрировать периодическое смещение звёзд на небесной сфере под влиянием обращающихся вокруг них планет, однако надёжных результатов не было. Первую систему из 3 экзопланет открыли радиоастрономы А. Вольщан и Д. Фрейл в 1992 г. вокруг нейтронной звезды-радиопульсара PSR B1257+12.
Первую экзопланету у нормальной звезды надёжно обнаружили в 1995 г. М. Майор и Д. Кело (Нобелевская премия по физике, 2019), построившие оптический спектрометр, измеряющий доплеровское смещение спектральных линий с точностью до 13 м/с. В 1994 г. они начали регулярные измерения лучевых скоростей 142 солнцеподобных звёзд и обнаружили «покачивания» звезды 51 Пегаса с периодом 4,23 сут, вызванные влиянием на неё планеты, по массе близкой к Юпитеру (получившей название 51 Peg b, или Димидий). Развитие метода доплеровской спектроскопии позволило к 2020 г. увеличить точность измерений лучевой скорости звезды до 0,3 м/с, хотя в длительных сериях удаётся достичь точности только 1 м/с, которая снижена в основном по причине собственного шума звёздной поверхности.
Кривые блеска для 7 планет системы TRAPPIST-1, показывающие изменение яркости родительской звезды при прохождении каждой из планет перед ней. Нулевое значение по горизонтальной оси соответствует середине прохождения каждой планеты по диску звезды. Приводятся периоды обращения планет (P) в сутках. Данные получены с помощью наблюдений космического телескопа «Спитцер».Разработаны и другие методы поиска экзопланет, среди которых наиболее продуктивным оказался метод прохождений (транзитов), использующий эффект ослабления видимого блеска звезды при прохождении перед ней экзопланеты. Этот метод доказал свою высокую эффективность после запуска космических обсерваторий («Кеплер» и др.), с борта которых ведутся высокоточные фотометрические наблюдения звёзд.
Обозначение экзопланеты, принадлежащей какой-либо звезде, состоит из обозначения этой звезды с последующей латинской буквой, начиная с «b». Буква «a» зарезервирована за само́й звездой. Например, YZ Cet b, YZ Cet c и YZ Cet d – это 1-я, 2-я и 3-я (в порядке открытия) планеты звезды YZ Кита (YZ Cet).
Среди экзопланетных систем, обнаруженных к середине 2023 г., наибольший интерес вызывает система TRAPPIST-1, в которой вокруг маломассивного красного карлика обращается 7 планет с массами, близкими к земной, причём 3 из них находятся в зоне обитаемости, т. е. температура на их поверхности позволяет существовать жидкой воде.
Планеты в системе TRAPPIST-1 и планеты земной группы Солнечной системы в представлении художника с указанием основных характеристик. Перевод и адаптация: БРЭ.С запуском космического телескопа «Джеймс Уэбб» (2021) планируется начать массовое исследование землеподобных экзопланет. Цели для исследования будут выбраны в соответствии с индексом подобия Земле (Earth Similarity Index, ESI), основанном на сходстве экзопланеты с Землёй по нескольким физическим факторам (размер, масса, температура поверхности и др.), влияющим на пригодность планеты для жизни. Значение ESI лежит в диапазоне от 0 до 1 (у Земли). В 2020 г. самыми «землеподобными» считались Teegarden b (ESI = 0,95), TRAPPIST-1 e (0,95) и не подтверждённая пока планета KOI-4878.01 (0,98). В первую десятку входит и ближайшая к нам экзопланета Проксима Кентавра b (0,87). По совокупности признаков самой пригодной для жизни экзопланетой считается Teegarden b.
Для привлечения общественного интереса к науке в 2014 г. Международный астрономический союз предоставил возможность всем желающим предлагать имена для экзопланет с последующим широким голосованием. Так, несколько десятков экзопланет получили собственные имена, например: Орбитар (42 Дракона b), Полтергейст (PSR B1257+12 c) и др. Имена некоторых планет оказались исторически связаны. Например, 4 планеты у звезды μ Жертвенника (μ Ara) названы так: Кихот (μ Ara b), Дульсинея (μ Ara c), Росинант (μ Ara d) и Санчо (μ Ara e). А 5 планет у звезды 55 Рака (55 Cnc) названы так: Галилей (55 Cnc b), Браге (55 Cnc c), Липперсгей (55 Cnc d), Янсен (55 Cnc e) и Харриот (55 Cnc f).